Инвертаза ва глюкоизомераза ферментлари ва уларнинг қЎлланилиши

ADABIYOTLAR SHARHI 

 

1.1. Glyukoizomeraza fermentining strukturaviy tuzilishi 

Glyukoizomeraza  fermenti  xossalari  aniqlangandan  so`ng  uning  oziq-ovqat  sanoatida 

qo`llash  talabi  kengaydi.  CHunki  o`shà  paytlarda  shakarning  narxi  ancha  baland  bo`lib,  ishlab 

chiqarilgan shakar insonlar iste`molidan oshmas edi. Marshal va Kooi Pseudomonas hydrophila 

bakteriyasidan  mazkur  fermentni  ajratib  bilan  bir  qatorda,  boshqa  bakteriyalar  ham  mazkur 

fermentni  ishlab  chiqara  olish  qobiliyati  aniqlandi  (Gracheva,  1978).  SHuningdek  fermentning 

effektiv  produtsenti  sifatida  Streptomyces  shtammlari  ham  keng  o`rganildi.  Bulardan  tashqari 

Streptomyces  phaeochromogenes,  Streptomyces  albus,  Streptomyces  bikiniensis,  Streptomyces 

cinnamonensis,  Streptomyces  flavovirens,  Streptomyces  fradiae,  Streptomyces  sp.  kabi 

shtammlardan ham ajratib olingan. Streptomyces shtammlaridan tashqari Aerobacter cloacae, A. 

aerogenes, Lactobacillus brevis, Escherichia intermedia, Paracolobacrum aerogenoides, Bacillus 

megaterium,  B.  coagulans,  Actinoplanes  missouriens  va  boshqa  produtsentlardan  ferment 

ajratilgan  turli  fizik-kimyoviy  xossalari  o`rganilgan.  Dastlabki  paytlardagi  glyukoizomerazani 

ajratib  olish  usullari  ancha  murakkab  va  iqtisodiy  jixatdan  qimmat  turardi.  Chunki 

glyukoizomeraza  fermenti  indutsibl  ferment  bo`lganligi  uchun  ajralishi  uchuí  qimmat  bo`lgan 

ksiloza  substratini  talab  qiladi.  Bularni  bartaraf  etish  uchun  esa  Takasaki  tuproqdan 

mikroorganizmlarni  ajratib  oldi  va  Streptomyces  albus  shtammini  mikroorganizmlar  ichidan 

skrining qilib  oldi. Olingan produtsent  muxitiga ksilan  yoki  ksilan tutuvchi  maxsulot tashlaydi. 

Streptomyces  bikiniensis  shtammidan  xam  fement  ajrati  olish  shu  tarzda  amalga  oshirilgan. 

Mazkur  usul  fermentni  sanoat  darajasida  ishlab  chiqarishga  imkon  yaratgan.    Chunki  ksilan 

tutgan  maxsulotgan  yangi  unib  chiqayotgan  maysalar  xam  kiradi.  Oddiy  misol  tariqasida 

AQSHning Villiamete (Oregon shtati) qishlog‟ida bir yilning o`zida 1 mln tonna ksilan tutuvchi 

maysa etishtiriladi va axlatga tashlanar edi. Mazkur maysalarning 25% ni gemitsellyuloza tashkil 

qilib,  uning taxminan 65% ni  ksilan tashkil qiladi.  Mazkur maxsulot glyukoizomerazani  sanoat 

miqyosida ajratib olish uchun asos bo`ldi. SHu usulda  Streptomyces flavogriseus  shtammidan 

ferment  ajratib  olingan.  Jarayon  avvalida  tuproqdan  mikrorganizmlar  ajratib  olingan  va 

Streptomyces flavogriseus shtammi skrining qilingan. Kul'tura muxitiga gemitsellyulolza, ksilan, 

ksiloza va maysalarning sul'fat kislotadagi gidrolizatlari qo`shilgan.  

Oziq-ovqat sanoatida ko`pincha shakar o`rniga glyukoza-fruktoza siropi qo`llaniladi. Bu 

jarayonda  kraxmal  tutgan  xom  ashyolarni  fermentativ  gidrolizi  natijasida  olingan  glyukoza 

eritmasi  glyukoizomeraza  fermenti  yordamida  fruktozaga  aylantiriladi.  Mazkur  olingan  oziq-

ovqat  sanoatida  qo`llaniluvchi  maxsulot  dunyo  bozorida  shirinligi  va  oziq  sifatiga  ko`ra  tan 

olingan blib, qand lavlagi va shakarqamish shakarlari bilan raqobatlasha oladi [Golovina, 1985]. 

Glyukoza-fruktoza siropini ishlab chiqarish lavlagi yoki shakarqamishdan shakar olishga 

nisbatan  kam  mexnat  talab  qilishi,  jarayon  uzluksizligini  ta`minlash  va  ikkilamchi  maxsulotlar 

olish (jo`xori yoqi, quruq em) kabi afzalliklarga ega [Kojanova, 1987]. Lekin dastlabki maxsulot 

xisoblangan makkajo`xorining o`zi  xam  oziq  xisoblangani  ishlab chiqariladigan maxsulotni  tan 

narxini  oshirib  yuboradi.  SHuning  uchun  glyukoza-fruktoza  siropini  ishlab  chiqarishda  odatda 

past navli paxta, yog‟och chiqindilar qo`llanilishi maqsadga muvofiqdir. Ayni paytda glyukoza-

fruktoza  siropini  ishlab  chiqarish  AQSH  da  samarali  yo`lga  qo`yilgan.  SHuningdek  mazkur 

maxsulot  Yaponiya,  Kanada,  Janubiy  Koreya,  Argentina,  Ispaniya,  Finlyandiya  kabi 

mamlakatlarda xam ishlab chiqiladi [Ladur, 1987]. 

Glyukoza-fruktoza siropini 42 dan 55 gacha bo`lgan foizini fruktoza tashkil qiladi. Lekin 

yuqorida  nomlari  keltirilgan  mamlakatlarda  sirop  tarkibidagi  fruktoza  miqdori  90%  gacha 

etkazilgan  [Mosichev,  1987].  Shuni  ta`kidlab  o`tish  lozimki,  bizning  mamlakatimiz  kraxmal 

tutgan  xom-ashyolarga  boy  bo`lsada,  glyukoza-fruktoza  siropini  ishlab  chiqarish  xaligachà 

samarali yo`lga qo`yilmagan. 

---

 

8 

Glyukoza-fruktoza siropini ishlab chiqarish rentabelligi immobillangan glyukoizomeraza 

fermentini qo`llash natijasida sezilarli darajada ortadi.  Immobillash jarayoni uchun esà ferment 

produtsenti  xujayrasi  yoki  nativ  ferment  preparati  qo`llaniladi  [Romanika,  1987].  Barcha 

mamlakatlarda qo`llaniladigan ferment (glyukoizomeraza) fermentlarning izomeraza oilasi ichki 

molekulyar  oksidoreduktaza  kenja  sinfiga  mansub  bo`lib,  uning  asl  nomi  -  D-ksiloza  ketol-

izomerazadir (KF 5.3.1.5).  

Mazkur  sinfga  mansub  fermentlardan  D-glyukozani  D-fruktozaga  izomerlovchi  3  ta 

ferment  ma`lum.  Ularning  yuqori  barqarorligi  va  fermentning  kofaktorlari  Co

2+

  va  Mg

2+

 

ekanligini  xisobga  olgan  xolda,  D-ksiloza  ketol-izomeraza  fermenti  sanoatda  qo`llash  uchun 

loyiqdir. 

Fermentning  asosiy  produtsenti  bu  mikroorganizmlardir.  Ularni  ko`pchiligini 

grammanfiy  bakteriyalar  va  streptomitsetlar  tashkil  qiladi.  Xozirgi  kunda  glyukoizomeraza 

fermenti  biosintezini  effektiv  amalga  oshirish  uchun  turli  mamlakatlarda  ko`plab  ilmiy  ishlar 

qilinmoqda.  Mikroorganizmlarning  glyukoizomerazaga  nisbatan  maxsuldorligi  ya`ni  ko`p 

miqdorda ishlab chiqishi ularni kul'tivirlashni optimal sharoitlarini aniqlash, bosqichma-bosqich 

selektsiya qilish, indutsirlangan mutagenez va gen muxandisligi usullari orqali amalga oshiriladi 

[Ulezo, 1987]. 

Glyukozoizomeraza  indutsibel'  ferment  xisoblanib,  odatda  mikroorganizmning  xujayra 

ichida  to`planadi.  Aksincha,  fermentni  xujayra  ichiga  va  sirtiga  sekretsiya  qiluvchi  kul'turalar 

xam  mavjud.  Masalan  Streptomyces  olyvaceus  13-4    shatmmi  tomonidan  sekretsiyalanadigan 

fermentning  ekzo  va  endo  formalari  indentik  ekanligi  aniqlangan.  Shrinivazan  va  uning 

xamkasblari  tomonidan  aniqlangan  ma`lumotlarga  ko`ra,  Chainia  turiga  mansub  shtammlar 

sintezlagan  fermentning  ekzo  va  endo  formalari  turlicha  fizik-kimyoviy  va  enzimatik 

xususiyatga ega bo`lgan. 

Xujayraichi  fement  uchun  uning  lokalizatsiyasi  muxim  axamiyatga  ega.  Streptomyces 

albogriseolus 28-3 shtammida fermentni immunoperoksidaza usuli bilan tekshirish natijasi uning 

xujayra  devorlari  bilan  bog‟langanligini  ko`rsatadi.  Odatda  xujayra  devorida  va  periplazmatik 

bo`shliqda  tashqi  muxitdan  qabul  qilinadigan  metabolizmda  ishtirok  etadigan  substratlarni 

parchalaydigan  fermentlar  joylashgan.  Bundan  shuni  xulosa  qilish  mumkinki,  glyukoizomeraza 

permeaza  va  kinazalar  bilan  bir  qatorda  D-glyukozo-6-fosfat  i  D-ksiloza-5-fosfat  kabi 

metabolizmda ishtirok etuvchi uglevodlar izomerizatsiyasida ishtirok etadi.  

Fermentni  ajratib  olishda  kul'turaga  ul'tratovush  bilan  ta`sir  qilish,  biomassani  turli 

detergentlar (toluol, lizotsim, streptolitin) bilan ishlov berish samarali natija beradi. Shuningdek, 

mikroorganizmlardan 

ajratib 

olingan 

immobillangan 

litik 

fermentlar 

yordamida 

glyukoizomerazani  ajratib  olish  katta  qiziqish  uyg'otadi.  Olingan  ferment  tozalanadi  va 

immobillanib sanoatga taqdim etiladi. 

Fermentni dastlabki tozalash jarayonida issiqlik  yoki kislota bilan ishlov berish, organik 

erituvchilar, ammoniy sul'fat va Mg

2+

 yoki Mn

2+

 bilan ishlov berish keng qo`llaniladi. Ko`pincha 

glyukoizomerazani 

tozalashda 

yuqoridagi 

bosqichlar 

kombinatsiyasi 

qo`llaniladi. 

Glyukoizomerazani  odatiy  bo`lmagan  usulini  Djonson  va  uning  xamkasblari  tomonidan  taklif 

etilgan. Ular (K

+

, Na

+

, NH

4+

, Mg

2+

, Mn

2+

, yoki Co

2+

  tuzlarini xlorid, sul'fat, nitrat, sirka, limon 

va  malein    kislotadagi)  0,1-0,5  M  eritmasi  bilan  ishlov  berilgan  polisul'fonli  ul'trafil'tratsion 

membranani  ishlab  chiqishgan.  Tuz  eritmalari  qo`shilmagan  xolda  glyukoizomeraza  eritmasi 

membranadan o`tmagan. 

Qisman  tozalangan  ferment  produtsentlari  ko`p  bo`lishigà  qaramay,  xozirga  qadar 

fermentning  gomogen  xolda  ajratilishi  mumkin  bo`lgan  20  dan  ortiq  produtsenti  bor.  qisman 

tozalangan  fermentni  gomogen  tarzda  tozalash  uchun  uni  dastlab  ion  almashinuv 

xromatografiyasi  va  keyinchalik  gel'-xromatografiya  usuli  yordamida  tozalanadi.  Streptomyces 

albogriseolus  produtsentidan  fermentni  immunoaffin  xromatografiyasi  usulida  tozalash 

---

 

9 

glyukoizomerazani  gomogen  xolga  keltirgan  va  ferment  faolligi  71%  ni  tashkil  qilgan. 

Tozalangan  ferment  asosida  glyukoziomerazani  ta`sir  mexanizmi  va  uning  fizik-kimyoviy 

xossalari o`rganiladi. 

Ko`pgina  termostabil  fermentlar  kabi  glyukoizomerazada  xam  arginin,  glitsin  qoldiqlari  va  a-

spiralni  xosil  qiluvchi  alanin,  leytsin,  glutamin  kislota  va  aspargin  uchraydi.  SHuningdek,  juda 

kam  miqdorda tsistein,  serin va lizin  qoldiqlari  ham  uchraydi.  Tsisteinning juda kam  miqdorda 

uchrashi 

yoki 

umuman  bo`lmasligi 

termostabil  xujayraichi 

fermentlarining  asosiy 

xususiyatlaridan biridir. 

Glyukoizomeraza gurux spetsifikligiga ega fermentdir. Ferment samarali darajada asosan 

2 ta substratga ta`sir etadi. Bular: D-glyukoza va D-ksilozadir, nisbatan past spetsifiklikni esa D-

riboza,  D-arabinoza,  D-alloza,  D-ramnoza  va  L-arabinozaga  substratlariga  namoyon  qiladi. 

Ferment shuningdek  yuqorè spetsifiklikni D-ksiloza ko`rsatsa, bu spetsifiklik deyarli fermentni 

D-glyukozaga ko`rsatadigan spetsifikligi bilan tengdir. 

Xozirda glyukoizomerazani sanoat miqyosida immobillangan preparat sifatida sotuvchi 8 

ta  xorijiy  firmalar  mavjud.  Ularning  5  tasi  preparatlarni  immobillangan  xujayra  sifatida  va 

qolgan  3  tasi  esa  preparatni  qisman  tozalangan  biokatalizatorlar  sifatida  chiqaradi.  Dunyoga 

mashxur keng tarqalgan preparatlar Novo Industry, Gist Brocades, Miles Kali Chemi firmasining 

maxsulotlaridir.  Eng  qiziqi  glyukoizomerazani  glyukoamilaza,  glyukozidaza  va  boshqa 

fermentlar bilan birga immobillash fruktozani olishning yangi yo`nalishini ochib, kraxmal tutgan 

yoki boshqa glyukanlardan fruktoza olish imkoniyatini yaratadi.